MAT Y PROC Guia 3

TEMA: Propiedades Mecánicas.
TIEMPO ESTIMADO: 1 sesión
OBJETIVOS:
Diferenciar conceptos de esfuerzo, deformación unitaria, módulo de Youg, coeficiente de Poisson, deformación elástica y deformación plástica.
Describir las clases de esfuerzo.
Diferenciar propiedades mecánicas de propiedades físicas.
FUNDAMENTACION TEORICA:


PROPIEDADES MECANICAS -1
1. CONCEPTO DE ESFUERZO
Esfuerzo es laresistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F):
Esfuerzo (σ) = fuerza / área = F / A

Figura 1. Alargamiento de una barra cilíndrica de metal sujeta a una fuerza de tracción uniaxial F.
En algunos casos, como en el esfuerzo normal directo, la fuerza aplicada se reparte uniformemente en la totalidad de la seccióntransversal del miembro; en estos casos el esfuerzo puede calcularse con la simple división de la fuerza total por el área de la parte que resiste la fuerza, y el nivel del esfuerzo será el mismo en un punto cualquiera de una sección transversal cualquiera. En otros casos, como en el esfuerzo debido a flexión, el esfuerzo variará en los distintos lugares de la misma sección transversal, entonces elnivel de esfuerzo se considera en un punto.
Dependiendo de la forma cómo actúen las fuerzas externas, los esfuerzos y deformaciones producidos pueden ser axiales, biaxiales, triaxiales, por flexión, por torsión, o combinados, como se muestra en las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 7.





Dependiendo de que la fuerza interna actúe perpendicularmente o paralelamente al área del elemento considerado, losesfuerzos pueden ser normales (fuerza perpendicular al área), cortantes (tangenciales o de cizalladura, debido a una fuerza paralela al área), como se muestra en las figuras 8 y 9.

Los esfuerzos normales son aquellos debidos a fuerzas perpendiculares a la sección transversal.
Los esfuerzos axiales son aquellos debidos a fuerzas que actúan a lo largo del eje del elemento.
1.1 ESFUERZOS NORMALESAXIALES
Los esfuerzos normales axiales por lo general ocurren en elementos como cables, barras o columnas sometidos a fuerzas axiales (que actúan a lo largo de su propio eje), las cuales pueden ser de tensión o de compresión. Además de tener resistencia, los materiales deben tener rigidez, es decir tener capacidad de oponerse a las deformaciones (d) puesto que una estructura demasiado deformablepuede llegar a ver comprometida su funcionalidad y obviamente su estética. En el caso de fuerzas axiales (de tensión o compresión), se producirán en el elemento alargamientos o acortamientos, respectivamente, como se muestra en la figura 10.

Una forma de comparar la deformación entre dos elementos, es expresarla como una deformación porcentual, o en otras palabras, calcular la deformación quesufrirá una longitud unitaria del material, la cual se denomina deformación unitaria e. La deformación unitaria se calculará como:
 =  /Lo o  = L - Lo /Lo
donde,
: deformación unitaria
: deformación total
Lo: longitud inicial del elemento deformado
L : longitud después de la deformación
Las unidades de la deformación unitaria son:
Sistema inglés: pulgadas por pulgada (pulg/pulg)
SI:metros por metro (m/m)
Así, la deformación convencional es una magnitud adimensional. En la práctica industrial es frecuente convertir la deformación unitaria o convencional en porcentaje de deformación o porcentaje de alargamiento:
% deformación = deformación unitaria convencional × 100% alargamiento
Algunas características mecánicas de los materiales como su resistencia (capacidad de oponerse a larotura), su rigidez (capacidad de oponerse a las deformaciones) y su ductilidad (capacidad de deformarse antes de romperse), por lo general se obtienen mediante ensayos en laboratorio (resistencia de materiales experimental), sometiendo a pruebas determinadas porciones del material (probetas normalizadas) para obtener esta información.
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